Подбор частотного преобразователя для насоса

Содержание

• Основные требования
• Оценка спецификаций насоса
• Условия эксплуатации
• Типы частотных преобразователей
  • Однофазные и трехфазные частотные преобразователи
  • Специализированные и универсальные частотные преобразователи
  • Векторное и скалярное управление
• Опции управления
• Вспомогательные и защитные функции
• Преобразователи для погружных и центробежных насосов

Насосное оборудование используется в различных системах, работа которых сопряжена с циркуляцией жидкой среды. Оно создает давление, необходимое для бесперебойного движения жидкости с определенной скоростью, что актуально для комплексов водоснабжения, канализации, различных технических трубопроводов. 

Повышение эффективности работы такого оборудования возможно при помощи частотных преобразователей, управляющих двигателями, корректирующих их основные характеристики в соответствии с актуальной нагрузкой. По какому принципу проводится подбор частотного преобразователя? Какие факторы и параметры наиболее значимы?

Основные требования

При подборе преобразователя, в первую очередь, нужно ориентироваться на следующие показатели:

• Параметры электромотора по току и мощности.
• Технология управления электромотором, скалярная или векторная.
• Количество фаз сети питания, одна или три.
• Индекс защиты IP. Если частотный преобразователь установлен во влажном помещении, например, в подвале, где условия не самые благоприятные, он должен отличаться высоким индексом IP, исключающим воздействие на силовые и электронные компоненты запыленного, влажного воздуха.
• Габариты. Размеры и масса преобразователя должны соответствовать выбранному месту установки, не быть чересчур крупными, затрудняющими монтаж.
• Метод управления. В некоторых системах невозможно обойтись без автоматизированного или, как минимум, дистанционного управления.

Оценка спецификаций насоса

Важнейшие характеристики насоса, на основе которых необходимо строить выбор преобразователя частоты, можно обнаружить в техническом паспорте или на специальной металлической табличке на корпусе. Выглядят они следующим образом:

1. Мощность насоса. Указание этой характеристики актуально для всех устройств, вне зависимости от спецификации и количества фаз. Бытует мнение, что подбирать преобразователь можно, ориентируясь исключительно на мощность, но это не так. Это довольно сложное понятие. Неизвестно, какую именно мощность производитель указал в документации, номинальную или потребляемую, а ошибка стоит очень дорого – оборудование или не будет корректно работать, или полностью выйдет из строя.
2. Ток двигателя. Знание этого параметра насоса позволит сделать подбор преобразователя максимально точным. Реальный ток электропривода не должен быть выше, чем номинальный ток преобразователя на выходе. Оптимальный вариант – запас в 25-30 процентов, чтобы компенсировать вероятные скачки, возникающие в момент запуска или при резком повышении внешней нагрузки.
3. Напряжение. С напряжением все достаточно просто. Частотные преобразователи ориентированы или на однофазные сети, где напряжение составляет 220 вольт, или на трехфазные, 380-вольтовые. В первом случае речь идет, как правило, о бытовых моделях небольшой мощности, во втором – о высокопроизводительном оборудовании промышленного, коммерческого, коммунального назначения.

Условия эксплуатации

Как и для любого другого электрооборудования, наибольшую опасность для преобразователя представляет влажный воздух, высокая степень запыленности среды, попадание воды на контакты, силовые и электронные компоненты. Если такие воздействия предполагаются, частотные преобразователи находятся в подвале или под открытым небом, то минимально допустимый индекс защиты – IP54, лучше – больше.

Использование в таких условиях аналогов, соответствующих индексу IP21, возможно исключительно при их размещении в специальном шкафу. Эффективная и безопасная эксплуатация моделей такого класса требует оптимизации окружающих микроклиматических условий, корпус не герметичен, дополнительная изоляция и уплотнения отсутствуют, так что существует риск выхода из строя при воздействии пыли или влаги.

Типы частотных преобразователей

Учет класса преобразователя для насоса строго обязателен при покупке, позволяет обеспечить точное соответствие особенностям и спецификациям конкретной системы, добиться продолжительного срока службы, исключить проблемы, касающиеся производительности, повышенного энергопотребления.

Однофазные и трехфазные частотные преобразователи

Частотные регуляторы указанных классов различаются по типу напряжения на выходе. Однофазные частотные регуляторы допускают подключение приводов, рассчитанных на 220-вольтовое напряжение, трехфазные – на 220 и 380 вольт. Серьезные насосы, производительности которых достаточно для эффективной работы системы водоснабжения коттеджа и, тем более многоквартирного дома, как правило, относится к трехфазной категории. 

Специализированные и универсальные частотные преобразователи

Частотные регуляторы, принадлежащие к категории универсальных, отличаются расширенным функциональным набором, благодаря которому и достигается соответствие совершенно разным условиям применения. Многие можно использовать не только с насосами, но и, к примеру, с вентиляторами, подъемными механизмами, лифтами, компрессорами. Обратная сторона универсальности – довольно высокая цена, приходится переплачивать за функции, в которых порой нет необходимости.

Специализированные аналоги ориентированы исключительно на насосы, идеально совместимы с ними за счет “профильных” функций, например, контроля наполнения труб, защиты от сухого хода и прочего. Настраивать их проще, переплата за универсальность отсутствует.

Векторное и скалярное управление

У каждой из указанных схем имеются свои особенности, сильные и слабые стороны, что обязательно нужно учитывать перед покупкой. Например, для скалярной методики характерно следующее:

1. Стабильность крутящего момента на валу электромотора. Даже при малой скорости вращения вырабатывается большая мощность.
2. Возможность использования одного преобразователя для управления сразу несколькими электромоторами без вреда для эффективности, точности и защитных функций.
3. Зависимость интенсивности вращения привода от нагрузки. При выраженном внешнем сопротивлении происходит замедление, при минимальном – ускорение. Если нагрузка в процессе работы остается на одном и том же уровне, то поддерживаются стабильные обороты.

Скалярная схема построена на корректировке частоты и напряжения при постоянной пропорции. Она оптимальна для того, что давление в трубопроводе или температура в батареях отопительной системы всегда оставались постоянными. 

База векторной схемы – алгоритм, учитывающий скорость вращения электромотора, корректирующий в соответствии с ней все прочие показатели. Методика не позволяет наладить взаимодействие сразу с несколькими моторами, однако, характеризуется максимальной точностью, значительно снижает расход электричества, оптимизирует его.

Опции управления

Управление частотным преобразователем строится по нескольким схемам:

1. Интегрированная, основная панель с соответствующим набором клавиш, поворотных переключателей и других элементов.
2. Клавиши, вынесенные наружу, на дверцу шкафа, внутри которого находится преобразователь.
3. Дистанционное, путем подачи команд с головной панели оператора. Передача сигнала в таком случае может быть проводной или беспроводной, в зависимости от конкретной модификации.
4. Автоматизированное. За сбор информации отвечают датчики. На основе этих данных частотный преобразователь сам корректирует производительность, чтобы не тратить лишней энергии, не создавать нагрузки на запорную арматуру и другие изнашиваемые элементы трубопровода, экономить ресурс насосного оборудования. 

Наиболее функциональны и удобны частотные преобразователи, исполнение которых предполагает наличие пары входов для подачи команд на активацию и установку, аналоговых входов для датчиков давления и температуры, сигнального реле – для аварийного сигнала.

Вспомогательные и защитные функции

В первую очередь, преобразователь должен защищать насосы от перегрева и выхода из строя, спровоцированного сбоем питания, перегрузкой. На современных моделях также могут быть реализованы следующие полезные функции:

• Режим ожидания. При падении уровня потребления воды до минимальной отметки преобразователь автоматически переходит в режим ожидания, включается – при повышении. Функция способствует экономии электрической энергии, а также уменьшает выраженность износа устройств и механизмов.
• Защита от сухого хода. Многие насосы охлаждаются потоком перекачиваемой воды, из-за чего сухой ход способен быстро спровоцировать перегрев и серьезную поломку.
• Автоматическое переключение между насосными модулями. Как правило, в системах используются основные и резервные насосы. Попеременная работа снижает нагрузку на каждый из них, позволяет более равномерно и рационально расходовать ресурс, положительно сказывается на надежности всего комплекса.
• Плавный запуск. Резкий выход насосного оборудования на максимальную мощность приводит к скачку гидравлического давления в системе, возникает риск разрыва трубопроводов, критического повреждения запорной арматуры. Плавное заполнение труб исключает такую вероятность.

Полезной является и функция очистки насоса. Частотные преобразователи попеременно активируют прямой и обратный ход, за счет чего удается справиться с механическими частицами, мусором, отложениями на крыльчатке и других рабочих механизмах.

Преобразователи для погружных и центробежных насосов

Подбор, в целом, можно вести по указанным выше принципам, но не забывая о протяженности кабеля. Если для центробежного насоса актуальна длина в несколько метров, то для погружного аналога – речь идет о десятках, в особенности, если предполагается обслуживание глубокой скважины или колодца. 

Кабель большой протяженности провоцирует проблемы с напряжением, оно падает, возникают пульсации, увеличивается риск короткого замыкания. Для максимальной защиты и эффективности насоса нужно использовать кабель соответствующего сечения и моторные дроссели, либо преобразователь, где этот компонент доступен изначально.